JP2011014852A - 発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来と比較して色ずれを低減する。
【解決手段】発光装置１は、青色光を出射するＬＥＤチップ２と、青色光を黄色光に変換する蛍光体を有する蛍光体領域６とを備え、ＬＥＤチップ２から出射されて蛍光体領域６を透過した青色光と、蛍光体で生じた黄色光とを重ね合わせて白色光を出射する。発光装置１は、ＬＥＤチップ２から出射された青色光を集光させる集光レンズ４を更に備え、蛍光体領域６と、ＬＥＤチップ２との間に、集光レンズ４の光入射側の光学面が配設されており、蛍光体領域６は、集光レンズ４の焦点Ｆの近傍に配設されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光装置に関する。

ＧａＮ系青色ＬＥＤ（Light emitting diode）の発明以来、ＬＥＤ技術の進展が目覚しい。中でも白色ＬＥＤは、高効率、高信頼性の白色照明光源として注目されており、微小電力小型光源として照明を中心に用途が拡大している。
白色光の作り方には大きく分けて３種類ある。１つは、青色ＬＥＤチップの光を蛍光体材料に当てて黄色の光を出力し、青色と黄色の混色で白色光を作り出すものである。もう１つは、近紫外ＬＥＤチップが出す光を励起光として、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の複数の蛍光体材料に当てて出射光を混色するものであり、最後の１つは、それぞれＲ、Ｇ、Ｂの各ＬＥＤを同時に光らせ、混色するものである。
中でも、単一のＬＥＤおよび蛍光体で白色光を作ることができる為、低コストで製造可能な、青色ＬＥＤチップと黄色蛍光体を用いた白色ＬＥＤに注目が集まっている。
近年では、高輝度の青色ＬＥＤの開発に伴い、白色ＬＥＤを自動車のヘッドライト等の用途に用いることも検討されている。
このような白色光を発生させる発光装置としては、例えば、外付けのレンズに素子収納部を設けて、素子収納部に青色ＬＥＤを収納し、その周囲近傍に薄膜の黄色光を発生する蛍光体層を設けることで、青色光と黄色光とを混色させて白色光を発生させる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この技術は、蛍光体を通過後にレンズで白色光を集光させることで、発光装置としての集光性能を高めている。
しかしながら、上述の技術によれば、光源となる青色ＬＥＤと黄色蛍光体との距離が近接するため、自動車のバックライト用など、光源の輝度が高い発光装置においては、蛍光体が熱や光により失活し、徐々に色味が変化するという問題があった。
一方、白色光を出射する発光装置の別の形態として、図３に示すように、青色光を出射するＬＥＤチップ１００と、前記ＬＥＤチップ１００とは別に設けられた黄色蛍光体１０２を含有する蛍光体板１０１とを備えたものがある。この発光装置でも、特許文献１に記載の技術と同様に、ＬＥＤチップ１００からの青色光を蛍光体板１０１に入射させ、蛍光体１０２の間を透過した青色光と、蛍光体１０２によって青色光から黄色光へ変換された黄色光とを重ね合わせて出射することにより、白色光を出射するようになっている。

このような技術によれば、ＬＥＤチップ１００と蛍光体板１０１との距離を保つことが可能である為、蛍光体の失活の問題はある程度解消することが可能である。しかしながら、上記のような発光装置においては、青色光と黄色光とで配光分布が異なってしまい、いわゆる色ずれを生じてしまうという問題が発生した。このような問題は、ＬＥＤチップ１００から蛍光体板１０１に向かって出射される青色光では、蛍光体板１０１を透過した後にもほとんど向きが変わらずに正面方向に集中するため、配光分布が狭いのに対し、蛍光体１０２から蛍光として生じる黄色光では、蛍光体１０２を起点として広い範囲に出射されるため、青色光と比較して分布が広い、ということに起因する。そして、発光装置の出射領域のうち、出射角度の大きい領域においては、出射光が白色ではなく、黄色に見えてしまう。
特にスポットライトや、自動車のヘッドライト等の高い指向性が求められる用途においては、このような色ずれが問題となる場合がある。特に自動車のヘッドライト等の用途においては、標識や信号等は進行方向からずれた位置に配される場合多い為、軸外光の色ずれを小さくすることが強く求められる。

そのため、白色光を発生させる発光装置において、色ずれの発生を抑制する技術が求められていた。

特開２００４−２６６１４８号公報

本発明の課題は、従来と比較して色ずれを低減することのできる発光装置を提供することである。

本発明の一態様によれば、
第１の所定波長の光を出射するＬＥＤと、
前記第１の所定波長の光を第２の所定波長の光に変換する蛍光体を有する蛍光体領域と、を備え、
前記ＬＥＤから出射されて前記蛍光体領域を透過した前記第１の所定波長の光と、前記蛍光体で生じた前記第２の所定波長の光とを重ね合わせて白色光を出射する発光装置において、
前記ＬＥＤから出射された前記第１の所定波長の光を集光させる集光レンズを更に備え、
前記蛍光体領域と前記ＬＥＤとの間に、前記集光レンズの光入射側の光学面が配設されており、
前記蛍光体領域は、前記集光レンズの焦点の近傍に配設されていることを特徴とする。

本発明において、前記集光レンズの焦点（位置）の近傍に配設されるとは、前記蛍光体が配される領域の、光軸上における焦点からの距離が、集光レンズの光入射側の光学面の頂点と焦点との距離の１／２以下であることを意味しており、更に好ましくは、集光レンズの光入射側の頂点と焦点との距離の１／３以下であり、さらに好ましくは、蛍光体が配される領域内に集光レンズの焦点位置を有する構成である。
また、本発明における集光レンズの焦点位置とは、集光レンズの光入射側の光学面に入射した光束が最も集光される、光入射側の光学面に最も近い光軸上の位置を表す。

本発明の発光装置においては、
前記集光レンズは、前記第１の所定波長の光を、前記ＬＥＤの光出射面よりも小さい面積に集光させることが好ましい。

また、本発明の発光装置においては、
前記集光レンズは、前記蛍光体領域の内部に前記焦点を有していることが好ましい。
前記集光レンズは、当該集光レンズの光出射面上に前記焦点を有していることも好ましい形態である。

また、本発明の発光装置においては、
前記集光レンズは、光入射側の光学面にフレネル構造を有することが好ましい。

また、本発明の発光装置においては、前記第１の所定波長の光および前記第２の所定波長の光はそれぞれ可視光であり、互いに補色関係にあることが好ましい。
特に、前記第１の所定波長の光が、青色光であり、前記第２の所定波長の光が、黄色光であることが好ましい。

また、本発明の発光装置においては、
前記ＬＥＤから出射された前記第１の所定波長の光の少なくとも一部は、前記集光レンズの光入射側の光学面に直接入射することが好ましい形態の一つである。

上記の形態においては、
前記ＬＥＤから出射された前記第１の所定波長の光の一部を反射させて、前記集光レンズの光入射側の光学面に入射させる反射部材を備えることが好ましく、
前記反射部材の反射面は、放物面の少なくとも一部を有する形状に形成され、
前記ＬＥＤは、前記反射面の焦点位置に配設されることが更に好ましい。

また、本発明の発光装置においては、
前記ＬＥＤを介して前記集光レンズの反対側に配設されるとともに、前記ＬＥＤから出射された前記第１の所定波長の光を反射させて、前記集光レンズの光入射側の光学面に入射させる反射部材を備え、
前記第１の所定波長の光は、全て前記集光レンズとは反対の方向へ向けて前記ＬＥＤから出射され、前記反射部材で反射された後、前記集光レンズの光入射側の光学面に入射することも好ましい形態の一つである。

上記の形態においては、
前記反射部材の反射面は、放物面の少なくとも一部を有する形状に形成され、
前記ＬＥＤは、前記反射面の焦点位置に配設されることが好ましい。

また、上記の形態においては、
前記ＬＥＤから出射された前記第１の所定波長の光は、前記反射部材で反射された後、平行光として前記集光レンズの光入射側の光学面に入射することが好ましい形態の一つである。

また、上記の形態においては、
前記ＬＥＤから出射された前記第１の所定波長の光は、前記反射部材で反射された後、収束光として前記集光レンズの光入射側の光学面に入射することも好ましい形態の一つである。

本発明によれば、ＬＥＤから出射された第１の所定波長の光を集光させる集光レンズを備え、この集光レンズの焦点位置の近傍に蛍光体を設ける領域（蛍光体領域）が配設されているので、蛍光体領域の面積（または体積）を小さくすることができ、コストを低減し装置を小型化することが可能となる。また、蛍光体領域と、集光レンズの焦点位置との距離を、ＬＥＤと蛍光体領域との距離よりも近づけることが可能となることにより、焦点位置が実質的な第１の所定波長の光の発光点となる為、蛍光体で生じる第２の所定波長の光の配光分布に対して第１の所定波長の光の配光分布を近づけることができる。これにより、従来と比較して色ずれを低減することができる。更に、第１の所定波長の光を実質的に点光源として扱うことが可能となり、蛍光体領域を通過した第１の所定波長の光の配向性を制御しやすくすることができる。

また、集光レンズにより、第１の所定波長の光をＬＥＤの光出射面よりも小さい面積に集光させた場合には、蛍光体領域は集光された面に設ければ足りるため、ＬＥＤの光出射面に直接蛍光体領域を設ける場合に比べて、蛍光体領域を小さくすることができる。

また、集光レンズを、蛍光体領域の内部に焦点を有するものとした場合には、蛍光体領域の面積（体積）を最も小さくすることが可能となる。

また、集光レンズを、光出射面上に焦点を有するものとした場合には、この集光レンズの出射面上に蛍光体領域を設ければよく、製造が容易となる。

また、集光レンズを、光入射側の光学面にフレネル構造を有するものとした場合には、集光レンズを薄型化することが可能となり、発光装置の小型化が可能となる。

また、ＬＥＤから出射された第１の所定波長の光の少なくとも一部を、集光レンズの光入射側の光学面に直接入射させた場合には、発光装置を簡素化することができるとともに、ＬＥＤと蛍光体領域との位置を離すことが可能となって熱による蛍光体の失活を抑制することが可能となる。

また、ＬＥＤから出射された第１の所定波長の光の一部を反射させて、集光レンズの光入射側の光学面に入射させる反射部材を設けた場合には、ＬＥＤから出射された光の利用効率を更に高めることが可能となる。

また、反射部材の反射面が放物面の少なくとも一部を有する形状に形成され、ＬＥＤが反射面の焦点位置に配設された場合には、この反射部材により反射された光を平行光として集光レンズに入射させることができるため、集光レンズの設計がより容易になるとともに、集光性をより高めることが可能となる。

また、第１の所定波長の光を、全て集光レンズとは反対の方向へ向けてＬＥＤから出射させ、反射部材で反射させた後、集光レンズの光入射側の光学面に入射させた場合には、ＬＥＤから出射された光の利用効率を更に高めることが可能となり、集光レンズに入射する光の光量を増やすことが容易となる。

また、ＬＥＤから出射された第１の所定波長の光を、反射部材で反射させた後、収束光として集光レンズの光入射側の光学面に入射させた場合には、集光レンズの曲率を小さくすることができるため、集光レンズを薄型化し、発光装置を小型化することが可能となる。

第１の実施の形態における発光装置の概略構成を示す断面図である。 第２の実施の形態における発光装置の概略構成を示す断面図である。 第３の実施の形態における発光装置の概略構成を示す断面図である。 第４の実施の形態における発光装置の概略構成を示す断面図である。 従来の発光装置の概略構成を示す断面図である。

以下、図を参照して、本発明に係る発光装置について詳細に説明する。

＜第１の実施の形態＞
図１は、本実施の形態における発光装置１の概略構成を示す断面図である。
この図に示すように、発光装置１は、ＬＥＤチップ２と、ＬＥＤチップ２が固定されたマウント部材３と、集光レンズ４と、集光レンズを支持するレンズ支持部材５とを備えている。

ＬＥＤチップ２は、第１の所定波長の光を出射するものであり、本実施の形態においては青色光を出射するようになっている。但し、本発明のＬＥＤチップ２の波長および蛍光体の出射光の波長は限定されず、ＬＥＤチップ２による出射光の波長と、蛍光体による出射光の波長とが補色関係にあり合成された光が白色光となる組合せであればものであれば、使用可能であるが、本発明の効果を得るためには、ＬＥＤチップ２の出射光及び蛍光体の出射光の波長はそれぞれ可視光であることが好ましい。なお、このようなＬＥＤチップ２としては、公知の青色ＬＥＤチップを用いることができる。青色ＬＥＤチップとしては、Ｉｎ_xＧａ_1-xＮ系をはじめ既存のあらゆるものを使用することができる。青色ＬＥＤチップの発光ピーク波長は４４０〜４８０ｎｍのものが好ましい。また、ＬＥＤチップの形態としては、基板上にＬＥＤチップを実装し、そのまま上方または側方に放射させるタイプ、または、サファイア基板などの透明基板上に青色ＬＥＤチップを実装し、その表面にバンプを形成した後、裏返して基板上の電極と接続する、いわゆるフリップチップ接続タイプなど、どのような形態のＬＥＤチップでも適用することが可能だが、高輝度タイプやレンズ使用タイプの製造方法により適するフリップチップタイプがより好ましい。

マウント部材３は、略平板状の部材であり、その上面中央の凹部にはＬＥＤチップ２が固定されている。このようなマウント部材３としては、特に限定はされないが、光反射性に優れ、ＬＥＤチップ２からの光に対して劣化しにくい材料を用いるのが好ましい。

なお、マウント部材３の上面中央の凹部には、図示しない反射部材を設けることが好ましい。この反射部材は、ＬＥＤチップ２から出射された光の一部を集光レンズ４側に指向させるためのものである。反射部材の反射面は、放物面の少なくとも一部を有する形状に形成されることが好ましい。例えば、放物面の下端部分が、ＬＥＤチップ２が設けられた平面部分となるような形状が挙げられる。
その際、ＬＥＤチップ２を反射面（放物面）の焦点位置に設けることが好ましい。このような構成とすることで、反射部材で反射された光を平行光として集光レンズ４に入射させることができ、集光レンズ４の設計が容易となるとともに、集光性を高めることができる。

集光レンズ４は、ＬＥＤチップ２と、後述する蛍光体領域６との間に設けられ、ＬＥＤチップ２から出射された第１の所定波長の光（青色光）を集光させるためのものであり、本実施の形態においては、レンズ支持部材５の上板内に焦点Ｆを有する両凸レンズである。但し、集光レンズ４の形状は、略半球状やドーム状、非球面状、シリンドリカル形状など、集光特性や配光特性等を考慮して所望に設計された形状を任意に用いることができる。また、レンズの中央に窪みを有する形状なども、任意に用いることができる。厚さや直径なども、特に限定されるものではない。
また、集光レンズ４は、第１の所定波長の光をＬＥＤチップ２の光出射面よりも小さい面積に集光させるようになっている。

レンズ支持部材５は、その内部に集光レンズ４を支持するものであり、より詳細には、ＬＥＤチップ２が集光レンズ４の光軸上に位置するよう当該ＬＥＤチップ２の上方に集光レンズ４を支持している。レンズ支持部材５の下端縁は、ＬＥＤチップ２からの光が外部へ漏れないよう、マウント部材３の上端縁と密着した状態で固定されている。

また、レンズ支持部材５の上板には、蛍光体領域６が埋設されている。この蛍光体領域６は、ＬＥＤチップ２から出射される第１の所定波長の光を第２の所定波長の光に変換する蛍光体を有しており、本実施の形態においては、ＬＥＤチップ２から出射される青色光の一部を黄色光に変換するようになっている。そして、変換された黄色光は、蛍光体領域６を透過した青色光と混色して白色光となる。また、蛍光体領域６は、本実施の形態においては、内部に集光レンズ４の焦点Ｆが位置するように配設されている。但し、蛍光体領域６は、集光レンズ４の焦点Ｆの近傍に配設されていればよい。

このような蛍光体領域６に用いられる蛍光体は、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ａｌ、Ｌａ及びＧａの原料として酸化物、又は高温で容易に酸化物になる化合物を使用し、それらを化学量論比で十分に混合して原料を得る。又は、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｅ、Ｓｍの希土類元素を化学量論比で酸に溶解した溶解液を蓚酸で共沈したものを焼成して得られる共沈酸化物と、酸化アルミニウム、酸化ガリウムとを混合して混合原料を得る。これにフラックスとしてフッ化アンモニウム等のフッ化物を適量混合して加圧し成形体を得る。成形体を坩堝に詰め、空気中１３５０〜１４５０°Ｃの温度範囲で２〜５時間焼成して、蛍光体の発光特性を持った焼結体を得ることができる。

また、このようにして得られた蛍光体を、ガラスまたは光透過性樹脂をバインダーとして用い、当該バインダーと蛍光体との混合材料を射出成型やプレス成型等の方法で成型することによって、分散された蛍光体を含有するものとすることができる。バインダーとしては、例えば、環状ポリオレフィン樹脂やポリカーボネート樹脂等の熱可塑性樹脂や、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の硬化性樹脂を用いることが可能であり、特に光透過性の良好な樹脂を用いることが好ましい。また、耐熱性の観点からは、ガラスを用いることが好ましい。ガラスに蛍光体を混練して成形を行う場合には、例えば特開２０００−２５８３０８号公報に開示の技術を用いることができる。
また、蛍光体領域６を作成する場合には、蛍光体領域６のガラスや樹脂等からなる基材に蛍光体層を形成してもよい。蛍光体層の形成には、蛍光体の微粒子を基材に衝突させて成膜する、エアロゾル・デポジション法等が好ましく用いられる。
エアロゾル・デポジション法による成膜装置としては、「応用物理」誌６８巻１号４４ページ、特開２００３−２１５２５６号公報等に開示されている構成などを利用することができる。

続いて、発光装置１の動作について説明する。
まず、ＬＥＤチップ２が集光レンズ４に向かって青色光を出射すると、この青色光は集光レンズ４によって焦点Ｆに集光され、当該焦点Ｆの近傍に配設された蛍光体領域６に入射する。すると、この青色光によって励起された蛍光体から黄色光が出射する。
これにより、蛍光体領域６を透過した青色光と、蛍光体で生じた黄色光とが重ね合わされて、白色光として出射される。
なお、以上の発光装置１は、自動車用のヘッドライトなどとして好適に使用することができる。

以上の発光装置１によれば、ＬＥＤチップ２から出射された青色光を集光させる集光レンズ４を備えているので、ＬＥＤチップ２から出射された青色光を集光させることで、蛍光体を設ける領域を少なくすることができ、コストを低減し装置を小型化することが可能となる。また、蛍光体領域６と、集光レンズ４の焦点Ｆの位置との距離を、ＬＥＤチップ２と蛍光体領域６との距離よりも近づけることが可能となることにより、焦点Ｆの位置が実質的な青色光の発光点となる為、蛍光体で生じる黄色光の配光分布に対して青色光の配光分布を近づけることができ、従来と比較して色ずれを低減することができる。

また、蛍光体領域６が集光レンズ４の焦点Ｆの近傍に配設されているので、より確実にコストを低減し装置を小型化することができるとともに、より確実に色ずれを低減することができる。更に、第１の所定波長の光を実質的に点光源として扱うことが可能となり、蛍光体領域を通過した第１の所定波長の光の配向性を制御しやすくすることができる。

また、集光レンズ４は青色光をＬＥＤチップ２の光出射面よりも小さい面積に集光させるので、見かけ上の発光点（蛍光体領域６）を小さくすることができ、白色の出射光に対する光学的な制御を容易化することができる。

また、ＬＥＤチップ２と蛍光体領域６とが離間しているので、各々で発生する熱が篭りにくく、発熱によって生じる材料劣化等の不具合を抑制することができる。

＜第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、上記第１の実施の形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。

本第２の実施の形態における発光装置１Ａは、図２に示すように、上記第１の実施の形態における集光レンズ４及びレンズ支持部材５に代えて、集光レンズ４Ａ及びレンズ支持部材５Ａを備えている。以下、この点について詳しく説明する。

集光レンズ４Ａは、内部に焦点Ｆ’を有しており、当該焦点Ｆ’の近傍に蛍光体領域６が配設されている。その他の点においては、集光レンズ４Ａは、上記第１の実施の形態における集光レンズ４と同様に構成されている。なお、この集光レンズ４Ａは、エンボス加工などによって断面視Ｕ字状のレンズを形成した後、当該レンズの窪みに蛍光体が高濃度に分散された樹脂やガラス等を流し込むことで蛍光体領域６を配設することによって形成することができる。

また、集光レンズ４Ａの別の製造方法としては、蛍光体を挟むように配置した２つのガラス素材を加圧成形して蛍光体と一体化する方法が挙げられる。具体的には、まず、金型内に溶融されたガラス液滴を滴下して加圧成形することで一方のガラス素材を成形する。それから、成形されたガラス素材上に蛍光体領域６を形成する。そして、溶融されたガラス液滴をその上に滴下して再度加圧成形することで集光レンズ４を成形する。
この製造方法によれば、蛍光体を溶融ガラス中に混練、分散させる製造方法に比べて、蛍光体が加熱される時間を短くすることができるため、蛍光体の熱による失活を効果的に抑制することが可能となる。
なお、ガラス素材上に蛍光体領域６を形成する場合には、蛍光体をガラス素材の上面に層状に形成してもよいし、集光レンズ４Ａの焦点Ｆ’の位置のみに局在化させる形で設けてもよいが、局在化させることが蛍光体の量を節減できる観点で好ましい。

レンズ支持部材５Ａは、上記第１の実施の形態におけるレンズ支持部材５に対し、上板を有しておらず、したがって、蛍光体領域６も有していない。その他の点においては、レンズ支持部材５Ａは、上記第１の実施の形態におけるレンズ支持部材５と同様に構成されている。

以上の発光装置１Ａによれば、上記第１の実施の形態における発光装置１と同様の効果を得ることができる。

＜第３の実施の形態＞
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、上記第１又は第２の実施の形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。

図３は、本第３の実施の形態における発光装置１Ｂの概略構成を示す断面図である。
この図に示すように、発光装置１Ｂは、ＬＥＤチップ２Ｂと、ＬＥＤチップ２Ｂを固定する光透過性のマウント部材３Ｂと、集光レンズ４Ａと、集光レンズ４Ａを支持するレンズ支持部材５Ｂと、放物面状の反射面を有する反射部材７とを備えている。

ＬＥＤチップ２Ｂは、第１の所定波長の光を反射部材７側に出射するものであり、青色光を出射するものである。このＬＥＤチップ２Ｂは、マウント部材３Ｂの下面中央部に固定されている。また、ＬＥＤチップ２Ｂは、反射部材７の反射面（放物面）の焦点位置に配設されている。

マウント部材３Ｂは、光透過性の略平板状の部材であり、端部が反射部材７により支持されている。なお、マウント部材３Ｂは、光透過性の略平板状の部材に限定されず、反射部材７で反射された光の少なくとも一部を集光レンズ４Ａ側に透過可能であればよい。例えば、マウント部材３Ｂは、ＬＥＤチップ２Ｂの四隅と反射部材７とにつながれてＬＥＤチップ２Ｂを支持する複数のワイヤー状のものであってもよい。

レンズ支持部材５Ｂは、マウント部材３Ｂを介して反射部材７と接合されている以外は、上記第２の実施の形態におけるレンズ支持部材５Ａと同様に構成されている。

反射部材７は、ＬＥＤチップ２Ｂを介して集光レンズ４Ａの反対側に配設されており、ＬＥＤチップ２Ｂから出射された第１の所定波長の光を反射させて、集光レンズ４Ａの光入射側の光学面に入射させるものである。なお、反射部材７の反射面は、放物面の少なくとも一部を有する形状に形成されていればよい。但し、反射部材７の反射面は、当該反射面で反射された光が、収束光として集光レンズ４Ａに入射するような形状であってもよい。

以上の構成を具備する発光装置１Ｂでは、ＬＥＤチップ２Ｂから出射された青色光は、反射部材７の放射面状の反射面により反射されて、平行光又は収束光として集光レンズ４Ａ側に指向される。そして、集光レンズ４Ａに入射した光は、上記第２の実施の形態と同様に集光されて、蛍光体領域６に入射される。

以上の発光装置１Ｂによれば、上記第１，第２の実施の形態における発光装置１，１Ａと同様の効果を得ることができるのは勿論のこと、反射部材７を備えることにより、ＬＥＤチップ２Ｂから出射された光の利用効率を更に高めることが可能となり、集光レンズ４Ａに入射する光の光量を増やすことが容易となる。

また、反射部材７の反射面を放物面状とし、その焦点位置にＬＥＤチップ２Ｂを設けた場合には、反射部材７で反射された光を平行光として集光レンズ４Ａに入射させることができるため、集光レンズ４Ａの設計を容易にし、集光性をより高めることが可能となる。

また、反射部材７の反射面を、当該反射面で反射された光が収束光として集光レンズ４Ａに入射するような形状とした場合には、集光レンズ４Ａの曲率を小さくすることができるため、集光レンズ４Ａを薄型化し、発光装置１Ｂを小型化することが可能となる。

＜第４の実施の形態＞
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。なお、上記第１，第２又は第３の実施の形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。

図４は、本第３の実施の形態における発光装置１Ｃの概略構成を示す断面図である。
この図に示すように、発光装置１Ｃは、ＬＥＤチップ２Ｂと、ＬＥＤチップ２Ｂを固定する光透過性のマウント部材３Ｂと、集光レンズ４と、集光レンズ４を支持するレンズ支持部材５Ｃと、放物面状の反射面を有する反射部材７とを備えている。

レンズ支持部材５Ｃは、マウント部材３Ｂを介して反射部材７と接合されている以外は、上記第１の実施の形態におけるレンズ支持部材５と同様に構成されている。

以上の発光装置１Ｃによれば、上記第１乃至第３の実施の形態における発光装置１，１Ａ及び１Ｂと同様の効果を得ることができる。

なお、本発明は上記第１〜第４の実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。

例えば、集光レンズ４，４Ａは、焦点を有する集光光学系であればよく、複数のレンズであってもよい。但し、集光レンズ４，４Ａが複数の焦点を有する場合には、蛍光体領域６は、当該複数の焦点のうち、光の進行方向に沿って光入射面以降の最初の焦点の近傍に配設されることが好ましい。

また、集光レンズ４，４Ａは、光入射側の光学面にフレネル構造を有するレンズであってもよい。この場合には、当該集光レンズ４，４Ａを薄く形成することができるため、発光装置１，１Ａ，１Ｂ及び１Ｃをよりコンパクトに構成することができる。

また、上記第２及び第３の実施の形態では、集光レンズ４Ａは、内部に焦点Ｆ’を有するものとしたが、当該集光レンズ４Ａの光出射面上に焦点Ｆ’を有するものであってもよい。この場合には、蛍光体領域６は、集光レンズ４Ａの光出射面上に設ければよく、製造が容易となる。

また、上記第３及び第４の実施の形態では、ＬＥＤチップ２Ｂから出射された青色光は、少なくとも一部が集光レンズ４，４Ａの光入射側の光学面に直接入射するようにしてもよいし、全て集光レンズ４，４Ａとは反対の方向へ向けてＬＥＤチップ２Ｂから出射され、反射部材７で反射された後に集光レンズ４，４Ａの光入射側の光学面に入射してもよい。青色光の少なくとも一部を集光レンズ４，４Ａの光入射側の光学面に直接入射させた場合には、発光装置１Ｂ，１Ｃを簡素化することができるとともに、ＬＥＤチップ２Ｂと蛍光体領域６との位置を離すことが可能となって熱による蛍光体の失活を抑制することが可能となる。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ 発光装置
２，２Ｂ ＬＥＤチップ（ＬＥＤ）
４，４Ａ 集光レンズ
６ 蛍光体領域
Ｆ，Ｆ’ 焦点
７ 反射部材

Claims (13)

1. 第１の所定波長の光を出射するＬＥＤと、
   前記第１の所定波長の光を第２の所定波長の光に変換する蛍光体を有する蛍光体領域と、を備え、
   前記ＬＥＤから出射されて前記蛍光体領域を透過した前記第１の所定波長の光と、前記蛍光体で生じた前記第２の所定波長の光とを重ね合わせて白色光を出射する発光装置において、
   前記ＬＥＤから出射された前記第１の所定波長の光を集光させる集光レンズを更に備え、
   前記蛍光体領域と前記ＬＥＤとの間に、前記集光レンズの光入射側の光学面が配設されており、
   前記蛍光体領域は、前記集光レンズの焦点の近傍に配設されていることを特徴とする発光装置。
2. 請求項１に記載の発光装置において、
   前記集光レンズは、前記第１の所定波長の光を、前記ＬＥＤの光出射面よりも小さい面積に集光させることを特徴とする発光装置。
3. 請求項１または２に記載の発光装置において、
   前記集光レンズは、前記蛍光体領域の内部に前記焦点を有していることを特徴とする発光装置。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載の発光装置において、
   前記集光レンズは、当該集光レンズの光出射面上に前記焦点を有していることを特徴とする発光装置。
5. 請求項１〜４の何れか一項に記載の発光装置において、
   前記集光レンズは、光入射側の光学面にフレネル構造を有することを特徴とする発光装置。
6. 請求項１〜５の何れか一項に記載の発光装置において、
   前記第１の所定波長の光は、青色光であり、
   前記第２の所定波長の光は、黄色光であることを特徴とする発光装置。
7. 請求項１〜６の何れか一項に記載の発光装置において、
   前記ＬＥＤから出射された前記第１の所定波長の光の少なくとも一部は、前記集光レンズの光入射側の光学面に直接入射することを特徴とする発光装置。
8. 請求項７に記載の発光装置において、
   前記ＬＥＤから出射された前記第１の所定波長の光の一部を反射させて、前記集光レンズの光入射側の光学面に入射させる反射部材を備えることを特徴とする発光装置。
9. 請求項８に記載の発光装置において、
   前記反射部材の反射面は、放物面の少なくとも一部を有する形状に形成され、
   前記ＬＥＤは、前記反射面の焦点位置に配設されることを特徴とする発光装置。
10. 請求項１〜６の何れか一項に記載の発光装置において、
    前記ＬＥＤを介して前記集光レンズの反対側に配設されるとともに、前記ＬＥＤから出射された前記第１の所定波長の光を反射させて、前記集光レンズの光入射側の光学面に入射させる反射部材を備え、
    前記第１の所定波長の光は、全て前記集光レンズとは反対の方向へ向けて前記ＬＥＤから出射され、前記反射部材で反射された後、前記集光レンズの光入射側の光学面に入射することを特徴とする発光装置。
11. 請求項１０に記載の発光装置において、
    前記反射部材の反射面は、放物面の少なくとも一部を有する形状に形成され、
    前記ＬＥＤは、前記反射面の焦点位置に配設されることを特徴とする発光装置。
12. 請求項１０に記載の発光装置において、
    前記ＬＥＤから出射された前記第１の所定波長の光は、前記反射部材で反射された後、平行光として前記集光レンズの光入射側の光学面に入射することを特徴とする発光装置。
13. 請求項１０に記載の発光装置において、
    前記ＬＥＤから出射された前記第１の所定波長の光は、前記反射部材で反射された後、収束光として前記集光レンズの光入射側の光学面に入射することを特徴とする発光装置。

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